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Zur Stabilität der Sonne

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Warum lebt die Sonne so lange? (1010 Jahre)

Warum ist die Temperatur der Sonne so hoch? (16 · 106 K)

Warum explodiert die Sonne nicht wie eine Wasserstoffbombe?

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Erde Sonne

Radius 6000 km 700 000 kmMasse 6 · 10 kg24 2 · 10 kg30

Dichte innenaußen

17 g/cm3

3 g/cm3

100 g/cm3

0,0001 g/cm3

Temperatur innenaußen

6000 K300 K

15 000 000 K6000 K

Zusammensetzung(% der Masse )

35% Fe30% O15% Si

13 % Mg7 % andere

75% H23% He

2 % andere

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H11 ↔ ?

1. Elektrische Ladung2. Baryonische Ladung3. Leptonische Ladung

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ΔE = 3,96 · 10 J–12

4 H → + He 2e + 2ν11

42

–

Elektrische Ladung 4 2 2 0Baryonische Ladung 4 4 0 0Leptonische Ladung 0 0 –2 2

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2H + O → 2 H O2 2 2

Reaktionswiderstand vermindern:

1. Temperaturerhöhung

2. Katalysator zugeben

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Chemische Reaktion

(Elektronenhülle)

100 K

Kernreaktion

(Kern)

100 000 000 K

I = 4 ·10 mol/sn–15

I = 4 ·10 mol/sn–8

1 Liter Sonne:

1 verrostendes Auto:

Faktor 10 000 000

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1 Liter

Sonne (Kern) 0,01 WFlamme 10 kWMensch 1 W

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Warum lebt die Sonne so lange? (1010 Jahre)

Warum ist die Temperatur der Sonne so hoch? (16 · 106 K)

Warum explodiert die Sonne nicht wie eine Wassestoffbombe?

Weil die Reaktionsgeschwindigkeit sehr

niedrig ist

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Warum lebt die Sonne so lange? (1010 Jahre)

Warum ist die Temperatur der Sonne so hoch? (16 · 106 K)

Warum explodiert die Sonne nicht wie eine Wassestoffbombe?

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300 K400 K500 K600 K

1 K pro 50m

Heuhaufeneffekt

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Warum ist die Temperatur der Sonne so hoch? (16 · 106 K)

Warum explodiert die Sonne nicht wie eine Wassestoffbombe?

Warum lebt die Sonne so lange? (1010 Jahre)

Weil der Kern der Sonne sehr gut

wärmeisoliert ist

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Warum ist die Temperatur der Sonne so hoch? (16 · 106 K)

Warum explodiert die Sonne nicht wie eine Wassestoffbombe?

Warum lebt die Sonne so lange? (1010 Jahre)

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Die Sonne befindet sich zur Zeit in einem Gleichgewichts-

zustand. Expandierende Kräfte als Folge hoher Gastemperatur

und kontrahierende Gravitationskräfte gleichen sich aus. Wenn

in einigen Millionen Jahren der Wasserstoff als Fusionsbrenn-

stoff verbraucht ist, werden Temperatur und Druck im Innern

zunächst abnehmen, die Gravitationskräfte überwiegen, und mit

einer Kontraktion beginnt ein neuer Abschnitt in der Geschichte

der Sonne.

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Brennstoffvorrat erschöpft sich

Energieproduktion nimmt ab

Temperatur nimmt ab

Stern schrumpft

Temperatur nimmt zu

nächste Brennphase beginnt

Dadurch, dass die Temperatur abnimmt,nimmt die Temperatur zu.

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Negative Wärmekapazität

Positive Wärmekapazität

Entropiezufuhr Temperatur nimmt zu

Entropiezufuhr Temperatur nimmt ab

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Sonne

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SonneTauchsieder

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SonneTauchsieder

Spiegel

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Elektr. Energie

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Elektr. Energie

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Elektr. Energie

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1. Wärmezufuhr:

T steigt

2. Volumenzunahme:

T sinkt

3. Kombination:

T = ?Wärme

Wärme

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1. Wärmezufuhr überwiegt Volumenzunahme:

T steigt

2. Volumenzunahme überwiegt Wärmezufuhr:

T sinktWärme

Wärme

Temperaturabnahme trotz Wärmezufuhr: negative

Wärmekapazität

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a = 1 T = const bei Wärmezufuhra < 1 T wächst bei Wärmezufuhra > 1 T nimmt ab bei Wärmezufuhr ( < für mech. Stabilität)

Vp

1~

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Energiebilanz:

1. Modell

Gas GewichtEnergie Energie

Abkühlung Expansion

2. Stern

Gas FeldEnergie Energie

Abkühlung Expansion

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Reaktionsumsatzrate

Temperatur

Entropieproduktion

Reaktionsumsatzrate

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Warum ist die Temperatur der Sonne so hoch? (16 · 106 K)

Warum explodiert die Sonne nicht wie eine Wasserstoffbombe?

Warum lebt die Sonne so lange? (1010 Jahre)

Rückkopplung durch negative Wärmekapazität